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[其他] 電瓶基本原理分享

[複製連結]

等級:大學部

文章日期:2009-3-7 20:01


最近看到版上有一些前輩,有跟電瓶或啟動有關的問題
剛好小弟對電瓶有一點點基本的粗淺的了解
大多是自己的心得,與各位分享一下
是一些基本的東西,懂電的前輩看到傷眼請多包涵:

電瓶基本規格

以Dink180i為例,電瓶為12號,規格為 12V 10AH
100_7117_縮小大小.JPG
yt12a_縮小大小.JPG

12V:電瓶的標準電壓
10AH:電瓶容量,就是此顆電瓶可以儲存的電量
      也就是說,此電瓶充滿電的狀態,可以供給10A負載使用1小時,也代表可以供給1A負載10小時

      另一種標示容量的方式,是Wh,以10AH電瓶來講,他也可以標示容量為120Wh
      表示他的滿電電量可以供給120W(10A*12V)的負載使用1小時

      所以,我們可以很快的算出來,Dink180i忘記關大燈(120Wh/55W)=2小時左右,即耗盡電力
      (附帶一提,忘記關燈時,除了大燈之外,車子其餘地方也有吃電,小弟實際測試約為75W
       ,所以實際上忘記關大燈,大概只能撐1個半小時多)

CCA:冷車啟動電流,這個規格比較不常用到,但小弟覺得這是電瓶的重要規格
     比如CCA=120,即代表此電瓶在滿電容量時,持續30秒的放電電流可高達120A,並且電壓仍能維持7.5V以上
     這個規格代表了此電瓶的最大負載能力,也就是7.5V*120A= 900W
     必須要特別提出的是,我今天去買一個12V 900W的電器,此電瓶就可以推得動嗎?
     當然推不動,因為電瓶電壓在滿CCA負載時,僅能提供7.5V電壓
     此7.5V電壓使用在12V的電器上,當然無法滿載使用,是推不動地......
     更何況如此大的電流,對於線材要求非常高,用一般電線,光是電線壓降就非常可觀了
     
     (大負載時的線材壓降造成線損,是需要注意的,對車子來講,就是救車線,市面上有一些
      廉價救車線,省成本,品質不好,壓降太大,小弟有用音響線自製DIY救車線,PK居然幹掉
      我從買場買來的廉價救車線,有機會再分享報告)

電瓶充放電基本觀念
充電:
      這個很單純,基本電學有教,電流由高點位流向低電位
      所以,如果電瓶電壓為12V,那要對他充電,整流器出來的電壓,要高於12V,電才能被充進去
      一般來說,一顆狀態良好的電瓶滿電時的電壓為12.5V~12.9V,整流器輸出電壓14.5~15V
      充電時,假設可以量到電壓為14V
      這個14V對於電瓶來說,因為電瓶的12V被整流器電壓拉上去
      對整流器來說,整流器的14.5V因為接了電瓶這個負載,所以電壓被拉下來到14V
      
      限流,直接把充電電壓灌入電瓶,會產生大電流,所以整流器都會有限流輸出
      過大的充電電流,會嚴重傷害電瓶
      這也就是為什麼,電腦的電源供應器不能直接拿來為電瓶充電
      第一,電壓為12v,他頂多替電瓶充到12v,充不到全滿電
      第二,沒有限流,電腦電源供應器標示的是負載電流,就是他能提供的最大電流(功率),而非有限流功能
                   充電需要的是限流
      一般來說,廠商建議最大充電不要超過0.5C,也就是0.5倍的容量值,12號電瓶即為5A
      保養時的充電電流,不要超過0.1C,也就是12號電瓶1A
      但實際充電電流,於電瓶上都有標示

放電:
      接負載就放電了
      廢話!!
      放電除了上述的CCA,其實只要掌握一個概念,就是電瓶電壓會隨著放電電流越大,而電壓越小
      我喜歡用水桶來做比喻,(我知道拿水桶來比喻很爛,請高手們包涵)
      一個上粗下細的椎狀水桶裝滿水,可以儲存120Wh的水量,他有固定水壓12V
      今天在水桶開一個小洞慢慢耗電,水慢慢流出,水量慢慢減少,水壓(水位)也慢慢變低
      當電瓶快要耗盡時,電壓約為11V,可是在更下去的水桶很細,雖然水位有11v,但水量只有一點點了
      此時充電,假設充入了10%的電量,我們拿來發動車子,可以發得動嗎?
      假設發動的啟動馬達耗電需30A,6秒,所以要12V*30A*(1/600小時)=0.6Wh
      嗯,需要0.6Wh的電量來發動,我們回充了10%的電量,為12Wh了,足足有餘
     
      可是你會發現,發不動
      原因是,水桶雖然有足夠的水量12Wh,我們只取一瓢飲0.6Wh
      可是有另一個很重要的條件,就是我們要水桶在很短的時間內6秒,就要持續流出30A的水量
      我們想像這種情況是很大的洞來讓水流出
      (啟動馬達張開很大的嘴,要你在6秒內以30A的水流灌給他0.6Wh的水量)
        可是雖然水桶的水量夠用,但是水壓仍不足,6秒流出的總水量不夠
      開個大水洞,仍無法得到瞬間30A的大水流,所以無法啟動
      除了電池內的電量要夠之外,電壓也要夠高到使得那麼短的時間就可以榨出足額的電流(功率)以驅動負載
      解決方式就是,要不然換更大容量的電瓶,使即使10%低容量仍可供出大電流
      通常我們用另一個解決方法:將電瓶充多一點,已獲得高一點的電壓

      所以,如果算出開大燈1.5小時才會耗盡電力,但是1小時的時候,也許已經無法啟動機車了
      對於電瓶最佳使用方式就是:慢慢充,不要充太飽,不要放太空(誰會坐火箭去把電瓶放在太空?)
      
我的電瓶發得動車嗎?
      沒有腳發桿的車,只能靠電發,我也怕得要命
      照以往騎125的經驗,電瓶快完蛋時,也許會有難發的徵兆,但有時徵兆卻不明顯
      它,就突然間完蛋了,奇怪,早上騎出來發動時還算可以啊,沒有特別哀號的感覺
      
      電壓監測:
      電瓶可以的電瓶液比重,代表著電瓶目前的電量,充電時化學反應,電量增加,硫酸比重增加
      反之,放電時比重減少
      所以我們可以由充放電時的比重變化來監測電池狀態及是其蓄電能力是否衰退
      可是.....
      可是.....
      誰家有比重計啊,我沒有...... 而且還要拆電池
      
      這時候電壓監測就是一個不錯的方法,簡單又不用拆電池
      電瓶,電壓跟著容量而變化
      滿電量:12.5v~13v (無負載無充電)
      低電量:10.5v  (無負載無充電)
      通常經驗來看,12.0v以下,就要注意了,雖然車上電器仍ok,但是啟動,也許不足了
      11.5v以下,要先拜拜,萬一可以啟動,就要一路抱著感恩的心情去謝神
      
      老化電瓶,蓄電能力變差,也許充完電的電壓有12.7v,擺了一夜,剩下12v,這也要開始準備香了
      
      負載能力監測:
      有另一種現象也發生於老化電瓶,就是承受不了高負載
      就如同水桶變得很細,雖然也許有高水壓(12.7v),但是啟動時,馬達張了大口吸水
      可是水桶開不了那麼大的口,水位瞬間被吸下去了,瞬間變為8v,甚至6v
      當然也無法啟動車子了
      這個也可以用電壓表來監測,觀察大負載時的電壓降低幅度

[ 本文最後由 CWC 於 2009-3-7 23:58 編輯 ]

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等級:大學部

文章日期:2009-3-7 20:25


解說的滿詳盡的
感謝分享~
可惜我不能加分= =
小老婆汽機車資訊網 © All Rights Reserved.

等級:大學部

文章日期:2009-3-7 23:27


感謝!增廣見聞......

有些跳過...晚點再回來看
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等級:大學部

文章日期:2009-3-8 00:27


再來,分享一下遇到無法電發時,關於電瓶部分簡單的檢查觀念

車子沒騎擺了一陣子發不動,是電瓶問題嗎?

先量一下電壓吧,如上述,如果電壓正常
發動時瞬間電壓非常低(6~8V甚至更低)
則表示電瓶已無大負載能力,電瓶掛點了

但是,如果空載時的電壓過低則表示電瓶沒電了
充電就好了
可是,為什麼會沒電呢? 這才是重點

有漏電? 漏電講得好像很玄
其實,正常的電瓶,電不會無緣無故消失
正常電瓶的本身自放電也很低,不會擺幾天就沒電了

所謂漏電,就是,有負載在偷偷吃電

以我的Dink180i為例,關閉電門時的,車子少部份元件(電腦?儀表?)仍會消耗一點點電力
我量出來是3.28mA
也就是說, 10Ah/0.00328A = 127天  
理論上要擺127天,電力才會耗盡
實際上,擺個兩個月,我看,仍能啟動引擎

所以要先量測是否關閉電門時,仍有不正常的耗電電流
量到了之後,算一下即可知道能擺多久了

如果漏電正常呢?  
那,看一下是否電力只出不進,也就是說,沒有回充
勾個電流表看電流,是否有電流被充進電瓶
正常的整流器,會充給低電量的電瓶,都會有好幾安培的電流
(可是除非用的是勾表,否則請注意電表耐電流的問題,通常一般三用電錶撐不住啟動電流)

如果不用電流表,其實用電壓表也可以,觀察充電時電壓是否有拉高即可

假設,擺幾天未騎,電瓶已經沒有電
量漏電又很小,回充也正常
那會不會是忘記關燈(或車廂燈之類的)
那讓他充一次到正常狀態
擺個隔夜

如果量測電壓又掉下來許多,甚至發不動了
就表示電瓶掛點,自放電過高,已無蓄電能力

[ 本文最後由 CWC 於 2009-3-8 00:28 編輯 ]
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等級:博士

文章日期:2009-3-8 12:31


回覆 #1 CWC 的文章

有幾個地方我覺得怪怪的,提出來討論一下,
因為原文太長,所以用分段回覆的方式
原文由 CWC 於 2009-3-7 20:01 發表
10AH:電瓶容量,就是此顆電瓶可以儲存的電量
      也就是說,此電瓶充滿電的狀態,可以供給10A負載使用1小時,也代表可以供給1A負載10小時

      另一種標示容量的方式,是Wh,以10AH電瓶來講,他也可以標示容量為120Wh
      表示他的滿電電量可以供給120W(10A*12V)的負載使用1小時

以舉例的 12V 10AH 電瓶來說好了,一般我們會稱10小時率容量為 "C",
也就是說 C=10A ,而當初電瓶 10AH 的評估方式,是以 0.1C (即 1A)
的放電測試,測定它從完全充電後,放電到 10.5V 時,所經過的時間(10H↑),
來認定它的放電容量為 1A*10H=10AH

理論上 1A*10H=10A*1H=100A*0.1H=10AH 是沒錯,但是實際上高率放電
所能撐的時間不會達到理論計算值,如果是 10A 放電,大約 0.8H 到達
10.5V 終止電壓(80%),如果是 100A 放電,可能 5 秒內就到達 9.6V 終止電壓,
當然,上述數據的前提是新電瓶 & 完全充飽電,車上電瓶還得再評估
使用 & 充電狀態

以我手上老掉牙的"汽車電系教科書"來說,它的放電容量測試是寫「以穩定電流
放電 20小時,電瓶仍有 10.5V 電壓,再用電流值*20小時=電容量」,
不知道是因為它太舊了(現狀標準已改?),亦或是汽車電瓶與機車電瓶
因為容量相差甚遠,所以評估方式不同?

當然,書上也有寫 WH (瓦特小時) 的電容量標示方式,不過國內二大廠牌
GS & YUASA 的機車電瓶完全不用這種標示方式,這是否也是汽/機車電瓶
不同的關係? 還是新制已經不再用這種標示方式了?
說實在的,我還真沒見過用 WH 來標示容量的電瓶,
是否有網友能提供照片讓小弟增廣一下見聞呢?

原文由 CWC 於 2009-3-7 20:01 發表
CCA:冷車啟動電流,這個規格比較不常用到,但小弟覺得這是電瓶的重要規格
     比如CCA=120,即代表此電瓶在滿電容量時,持續30秒的放電電流可高達120A,並且電壓仍能維持7.5V以上
     這個規格代表了此電瓶的最大負載能力,也就是7.5V*120A= 900W

這個教科書上也有,但機車電瓶的規格並沒有這一項,有的只是以 10C 的高率放電,
來評估放電到 9.6V 時的經過時間(5秒↑?),而非 7.5V(30秒↑),
這部份就我所知來解釋一下:

機車電系就大家所知,最耗電的是起動馬達,但起動馬達並不是以同樣電流
在運轉,起動時因為咬合曲軸當負載,還要承受壓縮時的作用力,所以這時的
工作電流最大,一過壓縮行程電流需求就變小,引擎一發動,馬達就處於空載
運轉,消耗電流更小

而電瓶的特性是消耗電流越大,瞬間電壓就越會被往下拉,好比說 100A(10C)的消耗電流,
可能啟動瞬間的電壓就掉到 10V 了,撐了 5 秒還沒掉到 9.6V↓,它就算測試過關,
這種評估方式用在機車上,因為起動馬達用 10V 左右的電壓還能正常工作,
到 7.5V? 很困難;再者,壓縮行程會在起動 5 秒內遇不到嗎?那也不可能,
所以小弟認為,機車電瓶目前所使用的規範很合理(也許會跟汽車用電瓶不同,
也許教科書太舊事實上規範早就改了...)

原文由 CWC 於 2009-3-7 20:01 發表
      限流,直接把充電電壓灌入電瓶,會產生大電流,所以整流器都會有限流輸出
      過大的充電電流,會嚴重傷害電瓶

      第二,沒有限流,電腦電源供應器標示的是負載電流,就是他能提供的最大電流(功率),而非有限流功能
                   充電需要的是限流
      一般來說,廠商建議最大充電不要超過0.5C,也就是0.5倍的容量值,12號電瓶即為5A
      保養時的充電電流,不要超過0.1C,也就是12號電瓶1A

這點不太對

車用電瓶設計上就是能容許大充大放,所以會跟 UPS、電動車的電瓶不同,
起動馬達需要大電流來發動車子,瞬間放掉的電若不趕緊找機會快補回來,
你就準備沒電發動不了車子,所以限流方式在機車電繫上不存在

機車電系所使用的是定電壓回充,也就是整流器負責管控回充電壓,
回充電流端看電瓶的狀況會改變(缺電大,飽電小),所以我先前也一再強調,
電瓶是被動性負載,本身的充放電狀況會影響回充電流值,拿回充電流值
來評估整流器能力是不正確的行為(這卻也是整流器賣家常犯的錯誤)

一樣的 14V 回充,缺電電瓶會拉低回充電壓,但回充電流大,
你不能只量到 <14V 電壓時,說整流器有問題(也要參考電流值),
你也不能只量到回充電流大,就說這顆整流器多棒啊(也要參考電壓值,
說不定根本只是電瓶缺電產生的"錯覺",或者回充電壓根本過高了)

很多賣家都只會量電流,說他的整流器多好,要他量電壓值(作參考),
跟你扯一堆五四三,真不知是真不懂還是假不懂(不論真假都算失格)

當然,快充是為了應付實用所需,如果是以充電機充電時能免則免,
所以電瓶大多以 0.1C 為回充參考值,同時也會標示快充的建議值

原文由 CWC 於 2009-3-7 20:01 發表
      這時候電壓監測就是一個不錯的方法,簡單又不用拆電池
      電瓶,電壓跟著容量而變化
      滿電量:12.5v~13v (無負載無充電)
      低電量:10.5v  (無負載無充電)
      通常經驗來看,12.0v以下,就要注意了,雖然車上電器仍ok,但是啟動,也許不足了
      11.5v以下,要先拜拜,萬一可以啟動,就要一路抱著感恩的心情去謝神

放電...說真的我看不懂那堆比喻,只要去瞭解我前面的放電測試說明,
應該就會懂高/低率放電時電瓶反應的差異,電瓶沒飽電時高率放電
會怎樣應該不難理解(電壓瞬間拉低到負載停擺...) :)

電壓監測是很好的方法,不過你要知道電瓶也有"假象電壓"的狀態,
所以不建議無載時量測,大致上輕載(例如只開電門)時來量會準確得多,
必要時也可以按按喇叭看看電壓的反應如何

前二個禮拜我同事來找我,說車子(奔馳125)發不動,我量它的電瓶電壓 11V,
不太好,還可以接受,一按發動...6V,連啟動繼電器都不會動,
當場直接丟掉,換上我庫存的舊電瓶給他(照片中那顆),因為我放蠻久了,
只量得到 10V 的電壓(心想,糗了...),結果裝上車開電門,
還是 10V (喔?有機會喔...),一按發動,哇~多好多有力啊,
一下子就發動了,我就交待他要多騎讓它有回充,
主要也是因為它是 12 號瓶,所以還有餘力,
如果是 7、9 號電瓶就不一定能發得動了

[ 本文最後由 shouzama3380 於 2009-3-8 12:39 編輯 ]

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非常專業! 受益良多,讚  2016-11-20 15:41 | 回覆
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推  2015-7-30 21:26 | 回覆
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等級:大學部

文章日期:2009-3-8 14:16


回覆 #5 shouzama3380 的文章

感謝前輩分享與提出更詳盡的解說

關於前輩點出的前三項
小弟的解說,是立基於基本概念
說是電瓶,其實是廣義的電池基本概念
重點是希望看到這篇的人,就有了對於電池的觀念
這種觀念,可以套用在任何電池設備上

前輩提出的部份,比如說規格定義,是屬於進階
比如說,對於容量的定義,當然是有一定的規範(您提的是正確的,確實有這樣的定義)
小弟這邊不敢提
因為依照經驗,一開始講定義,課堂上就睡一半了

無奈,小弟對於電池僅有基礎了解,筆拙語意不清
感謝前輩指正並提出指導,謝謝

[ 本文最後由 CWC 於 2009-3-8 14:18 編輯 ]
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等級:碩士

文章日期:2009-3-8 15:59


感謝前輩分享,小弟受益良多!
雖說小弟還看不太懂.....
努力理解中......
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等級:博士

文章日期:2009-3-8 18:16


回覆 #6 CWC 的文章

啊? 言重了...
只是就小弟所知的提出來討論一下,
互相研究研究
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等級:見習生

文章日期:2010-5-9 00:25


這真是高中電學實際應用的一大挑戰啊
看來還是高職學的比較有實用價值.....
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等級:大學部

文章日期:2010-5-9 01:44


原文章由 magic113 於 2010-5-9 12:25 AM 發表
這真是高中電學實際應用的一大挑戰啊
看來還是高職學的比較有實用價值.....


高中電學是用來製造電池
高職電學是用來使用電池

兩者不一樣 XDXD"
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